[发明专利]高通量微流控细胞芯片

说明书

技术领域

本发明涉及一种高通量微流控细胞芯片。 

背景技术

细胞芯片是以活细胞作为研究对象的一种生物芯片技术，它是为适应后基因组时代人类对生命科学探索的要求而产生的。细胞芯片既保持传统的细胞研究方法的优点如原位检测等，又满足了高通量、大样本以及快速获取活细胞信息等方面的要求。它使人类可有效利用成百上千个自然或处于特定状态下的细胞株或细胞系来研究特定基因及其所表达的蛋白质与疾病之间的相互关系，对于科研、开发、疾病诊断、药物治疗靶点的筛选、细胞定位、抗体药和新药的筛选等方面均有十分广泛的实用价值。 

为了实现高通量、快速的活细胞分析，研究人员从微型化和自动化两方面入手发展了多种实验技术，从微孔板技术到细胞培养区技术，再到近几年发展起来的微流控技术。微流控是一种在微米尺度的流道内对纳升或皮升量级的液体进行操纵的技术，是目前快速发展的多学科高度交叉的科技前沿领域之一。微流道尺寸(通常10～100μm)与典型的哺乳类细胞尺寸(10～20μm)处于相同量级，并且微尺度下传热、传质较快，所以在微流控系统内容易形成与生理状态相似的细胞培养微环境。微流控芯片是一种高度平行化、自动化的集成微型芯片，具有在数平方厘米的面积上集成成千上万体积仅在纳升或皮升量级的细胞培养微单元的潜力。越来越多的研究表明微流控技术将成为细胞芯片研究的一个极其重要的技术平台。 

图1是传统的高通量微流控细胞芯片的示意图。高通量微流控细胞芯片100包括N列细胞微流道11、M行药物微流道13、M(行)×N(列)个细胞培养单元10。每个细胞培养单元10包括一个细胞培养区15、一个细胞微阀12、一个药物微阀14。该细胞培养区15包括至少一个微筛16。每个细胞微流道11贯穿同一列的所有细胞培养区15，每个药物微流道13贯穿同一行的所有细胞培养区15，并且细胞微流道11与微筛16垂直，药物微流道13与微筛16平行。细胞微阀12设置在细胞微流道11上，药物微阀14设置在药物微流道13上。所有的细胞微阀12是联动控制的，也就是说，同时打开或同时关闭。所有的药物微阀14也是联动控制的，也就是说，同时打开或同时关闭。

在实验过程中，当打开细胞微阀12，关闭药物微阀14时，细胞通过细胞微流道11注入到细胞培养区15中。部分细胞会被细胞培养区15中的微筛160捕获，然后贴壁生长。当关闭细胞微阀12，打开药物微阀14时，药物通过药物微流道13注入到细胞培养区15中。如果有N个细胞微流道11，M个药物微流道13，那么可以同时得到M×N个细胞分析结果。 

但是该高通量微流控细胞芯片100只能对细胞培养区15进行整行及整列的控制，不能实现对每个细胞培养区15的单独控制。也就是说虽然有M×N个细胞分析结果，但是对于每一种细胞而言只有M个分析结果。如果研究对象只是一种细胞，该高通量微流控细胞芯片100的效率就比较低。 

发明内容

有鉴于此，有必要针对高通量微流控细胞芯片在研究单种细胞时效率不高的问题，提供一种在研究单种细胞时效率较高的高通量微流控细胞芯片。 

一种高通量微流控细胞芯片，包括细胞微流道、药物微流道、细胞培养单元，每个细胞培养单元包括细胞培养区、细胞微阀、药物微阀、第一连通微阀、第一连通微流道；所述细胞微流道贯穿同一列的所有细胞培养区；所述第一连通微流道用于连通细胞微流道和药物微流道；所述细胞微阀设置在细胞微流道上，所述药物微阀设置在药物微流道上，所述第一连通微阀设置在第一连通微流道上，所述细胞微阀和药物微阀位于第一连通微流道的两侧，并且所述细胞微阀与细胞培养区的距离大于所述第一连通微流道与细胞培养区的距离；所有的细胞微阀是联动控制的，位于同一行的细胞培养单元的所有药物微阀是联动控制的，位于同一行的细胞培养单元的所有第一连通微阀是联动控制的，每个 细胞培养区包括至少一个微筛，所述细胞微流道与所述微筛垂直。 

优选的，每个细胞培养单元还包括第二连通微流道和第二连通微阀；所述第二连通微流道用于连通细胞微流道和药物微流道，所述第二连通微流道和第一连通微流道位于细胞培养区的两侧；所述第二连通微阀设置在第二连通微流道上；位于同一行的细胞培养单元的所有第二连通微阀是联动控制的。 

优选的，每个细胞培养单元的第一连通微阀和第二连通微阀是联动控制的。